Способ контактного уплотнения и устройство для его осуществления (его варианты)

ОП ИСАНИЕ, 877182ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик44(53) УДК 62-762, ,642 (088.8) . Опубликовано 30.10.8 . Бюллетень40 во делам наобретеннй н отнрмтийДата опубликования описания 05.11,81 2) Авторы изобретени ясковский иканю есоюзный научно-исследовательский инсти природных газов1) Заявител СПОСОБ КОНТАКТНОГО УПЛОТНЕНИЯ И УСТРОИСТВОДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ЕГО ВАРИАНТЫ) ке уплотняемои лет в л раб пос ного ветс пове вышение гермелотненни путем деления эикрь яемых иоверх-,тичн боле О уделиост при мым сам ток ввод ки. Это по длйну наб ся долгов ния Послезволяет активно использоагь всю ивки, в результате чего иовыпает ечность и герметичность уилотне довательное введение в работу ков набивки может осуиествлятьными способами: за счет выбора Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к способам герметизации и уплотнительным устройствам контакт-.ного типа, и может быть использовано в общем, химическом и нефтяном машиностроении, а также в других отраслях промышленности, например, при бурении к эксплуатации нефтяных и газовых скважин.Известен способ контактного уплотнения . зазора между двумя деталями, при кото ром сжимают расположенную между этими деталями набивку и создают тем самым радиальное усилие на уплотняемые поверхности этих деталей.Недостаток способа заключается в не-. равномерности усилия прижатия набивки к уплотняемым поверхностям, в результате чего активный участок работы набивки при-ходится на ту ее часть, которая расположена недалеко от нажимного элемента. Активный участок составляет только часть общей длины набивки, которая в связи с этим используется неполностью,Известно контактное уплотняющее уст ф ройство, в котором для повышения равномерности распределения удельных давлений по длине набивки последняя располагается оническои расточ а. 1.Такое устройство несколько улучшает оту набивки, но не решает проблемы, кольку не обеспечивает достаточно плот.контакта всех участков набивки с сооттвующими участками уилотнительных рхностей.Цель изобретения - поости и долговечности упе равномерного распреьных давлений на уплотях.Поставленная цель достигается тем, что сжатии набивки в контакт с уилотияси поверхностями деталей вводят сначала ый далекий от нажимного элемента учаснабивки, после чего последовательно ят в контакт все послелукнцие се участ.45 50 ее формы и (или) формы зазора между деталями, за счет использования в качестве материала с переменной жесткостью или упругостью, за счет расположенных в теле набивки управляющих ее деформацией.устройств. При этом все эти способы могут использоваться как порознь, так и в различных сочетаниях.На фиг, 1 показано контактное уплотняющее устройство, в котором последовательное введение в работу участков набивки осуществлено за счет формы набивки и сальниковой коробки, а именно путем образования зазора между набивкой и деталями, переменного по длине и увеличивающегося в сторону нажимногоэлемента; на фиг. 2 - набивка в виде втулки .с волнистой уплот. няющей поверхностью, имеющей переменную жесткость по длине, достигаемую за счет переменной по высоте и шагу волнистости; на фиг. 3 - контактное уплотняющее устройство, в котором последовательное введение в работу участков набивки осуществлено за счет переменной жесткости материала набивки; на фиг. 4 - набивка уплотняю- щего устройства, в котором последовательное введение в работу участков набивки осуществлено за счет расположения внутри ее устройства, управляющего ее деформацией при сжатии; на фиг. 5 - уплотнительное устройство для пакеровки зазора в межтрубном пространстве буровой скважины,Одним из устройств для осуществления предлагаемого способа является контактное уплотняющее устройство с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений по длине набивки. В этом устройстве для повышения долговечности и герметичности упомянутое средство образовано путем размещения набивки с переменными по ее длине зазорами по отношению к одной и (или) другой детали, увеличивающимися в сторону нажимного элемента.Устройство состоит из расположенной в корпусной детали 1 набивки 2, выполненной в виде эластичной втулки с коническими поверхностями, образующими с внутренней расточкой корпусной детали 1 и с валом 3 конусообразные зазоры 4 и 5. Набивка 2, поджимается в аксиальном направлении нажимным элементом 6. При сжатии нажимным элементом она укорачивается в аксиальном направлении и увеличивает свой размер в радиальном, При этом давление нажимного элемента передается на всю набивку(а не только на ее прилежащие к нажимному элементу участки, как это имеет место в известных конструкциях, где дальнейшей передаче усилия на всю набивку препятствует сжатие ее передних участков и возникающая в связи с этим сила трения).Благодаря этому все участки начинают утолщаться, при этом первым вступает в контакт с уплотняемыми поверхностями наибопее удаленный от нажимного элемента участок. Дальнейшее аксиальное давление на набивку приводит к тому, что переменный пс ее длине зазор выбирается и постепенно все участки набивки приходят в со.прикосновение в уплотняемыми поверхнос тями.При таком исполнении обеспечиваетсяболее равномерное поджатие всех участков набивки к уплотняемым поверхностям и связанное с этим более равномерное распределение эпюры удельных давлений. Образующие переменный зазор уплотнительные поверхности набивки и (или) корпуса и вала не обязательно должны быть коническими, они могут быть и криволинейными, например волнистыми, с переменной вели чиной шага и амплитуды гофр 7. В этомслучае удаленный от нажимного элемента 6 участок набивки оказывается более мягким и в первую очередь вступает в контакт с уплотняемыми поверхностями корпуса и вала. При дальнейшем аксиальном сжатии г 5набивки. вступают в контакт последующие участки до тех пор, пока вся набивка не будет равномерно прижата к уплотняемым поверхностям.Пространство между расположенными в Эо скважине трубами 8 и 9 пакетируется уплотнительным элементом 10, который расположен между буртиком 1 трубы 8 и нажимным элементом 12. Зазор3 между трубой 8 и уплотнительным элементом, а также зазор 14 между трубой 9 и уплотнительным элементом выполнен увеличивающимся в сторону нажимного элемента 2. При этом для обеспечения начальной фиксации уплотнительного элемента 10 на трубе 8 небольшой участок его поверхности может. быть выполнен цилиндрическим, т. е. зазор между уплотнительным элементом и уплотняемыми деталями выполняется переменным только на части длины уплотнительного элемента,Другим. устройством для осуществления предлагаемого способаявляется контактное уплотняющее устройство, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных 1 авлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, в котором для повышения герметичности и долговечности набивка выполнена из материала,с переменной по ее длине упругостью, увеличивающейся в сторону нажим- ного элемента.Устройство состоит из тех же элементов,но только набивка 5 в нем выполнена из материала, жесткость которого увеличивается в сторону нажимного элемента. Для усиления эффекта повышения равномерности распределения эпюры удельных давлений набивка, как и в первом устройстве выполнена конической для создания переменного зазора по ее длине (в принципе необязательно, возможна. и цилиндрическая форма). Важно только, чтобы она вставлялась в корпусную деталь с небольшим зазором, В этом случае по мере аксиального сжатия набивки нажимным элементом в первую очередь будут разжиматься в радиальном направлении более мягкие участки набивки, т, е. те, которые удалены от нажимного элемента. При дальнейшем аксиальном сжатии набивки в контакт будут входить последовательно все новые и новые участки, пока вся набивка не окажется равномерно поджатой к уплотняемым поверхностям корпусной детали и вала.Еще одним устройством для осуществления предлагаемого способа является контактное уплотняющее устройство, преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, в котором упомянутое средство выполнено в виде размещенного в теле набивки устройства, управляющего ее деформацией под действием наЖимного элемента. Внутри набивки расположено устройство,управляющее ее деформацией под действием нажимного элемента. Устройство выполнено в виде армирующего элемента, представляющего собой сильфон 1 б с гофрами переменной жесткости, достигаемой в данном случае за счет переменной высоты и шага волны. При аксиальном сжатии набивки наиболее удаленный от нажимного элемента участок сильфона 16 ввиду своей меньшей жесткости начинает деформироваться в первую очередь и обеспечивает первоначальный контакт набивки с уплотняемыми поверхностями корпусной детали и вала.По мере дальнейшего аксиального сжатия набивки в контакт вступают все новые и новые участки набивки, пока вся она не окажется равномерно поджатой к уплотняемым поверхностям вала и корпусной детали.Предлагаемые способ и устройства для его осуществления позволяют существенно повысить долговечность и герметичность за счет обеспечения равномерного распределения эпюры удельных, давлений, что позво ляет, в свою очередь, при прочих равных условиях сократить габариты оборудования и соответственно удешевить его изготовление. Наиболее эффективно применение спо. соба в уплотнениях неподвижного соединения, а также в соединениях с небольшой скоростью относительного перемещения уплотняемых деталей,формула изобретения1. Способ контактного уплотнения зазорамежду двумя деталями, при котором сжимают расположенную между этими деталями набивку и создают тем самым радиальное усилие на уплотняемых поверхностях этих деталей, отличающийся тем, что, с целью повышения герметичности и долговечности путем более равномерного распределения эпюры удельных давлений, при сжатии набивки в контакт с уплотняемыми 13 поверхностями деталей вводят сначала самый далекий от нажимного элемента учас- ток набивки, после чего последовательно вводят в контакт все последующие ее участки. 202, Способ по п. 1, отличающийся тем, чтопоследовательное введение в работу участков набивки осуществляют за счет выбора ее формы и (или) формы зазора между деталями.дю 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийсятем, что последовательное введение в работу участков набивки осуществляют за счет переменной жесткости материала, из которого изготовлена набивка.304. Способ по пп. 1 - 3, отличающийсятем, что последовательное введение в работу участков набивки осуществляют за счет расположенных в теле набивки управляющих ее деформацией устройств.5. Контактное уплотняющее устройство,преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой н со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые 40 поверхности деталей по ее длине; отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности и долговечности, упомянутое средство образовано путем размещения набивки с переменными по ее длине зазорами по отношению к одной и (или) другой деталям, увеличивающимися в сторону нажимного элемента.6. Устройство по п. 5, отличающеесятем, что зазоры между набивкой и уплотняемыми деталями выполнены переменны ми только на части длины набивки.7. Контактное уплотняющее устройство,преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, отличающееся тем, что, с целью повышения герметичности87782 и долговечности, набивка выполнена из ма териала с переменной по ее длине упру гостью, увеличивающефя в сторону нажим ного элемента. 8. Контактное уплотняющее устройство, , преимущественно сальникового типа, с размещенной в зазоре между двумя деталями и поджимаемой нажимным элементом набивкой и со средством для повышения равномерности распределения удельных давлений материала набивки на уплотняемые поверхности деталей по ее длине, отличающееся тем, что, с цельЮ повыщения герметичности и долговечности, упомянутое средство выполнено в виде размещенного в теле набивки устройства, управляющего ее де 8. формацией под действием нажимного элемента.9. Устройство по п, 8, отличающееся тем,что управляющее деформацией набивки устройство выполнено в виде армирующего эле.мента. с переменкой по его длине жесткостью,.увеличивающейся в сторону нажимного элемента.1 О. Устройство по п, 9, отличающеесятем, что изменение жесткости армнрующе 1 вго элемента осуществлено за счет измененияформы и (илн) частоты расположений составляющих его частей,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент США3223425,кл, 277 - 115, опублик. 1965.130Филиал Редактор Н. БезрЗаказ 9566/56В Сос дная Техред Тираж ИИПИ Государств по делам изобре 5. Москва, Ж - 35 ППП сПатент, г.тавитель Г, БутомаА. ВойкасКоррект009 Подписиного комитета СССРтений н, о 1 крытийРаушская наб., д. 4/Ужгород, ул. Проектна А. ференц 4